漢防己甲素體外輔助多柔比星殺傷胃癌細(xì)胞及機(jī)制研究

石 丹馬旖旎

胃癌是世界上發(fā)病率最高的惡性腫瘤之一，很多患者被確診時(shí)腫瘤已發(fā)生擴(kuò)散，因此胃癌的死亡率很高[1]。手術(shù)是治療胃癌的最佳手段，但對于已經(jīng)發(fā)生腫瘤擴(kuò)散的患者而言，系統(tǒng)性化療是不可或缺的治療方案[2]。多柔比星又稱為阿霉素，是一種抗腫瘤抗生素，它能嵌入到腫瘤細(xì)胞的DNA中，從而抑制RNA和DNA的合成并誘導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入凋亡程序。臨床上，多柔比星被廣泛用于胃癌、肝癌、卵巢癌等多種惡性腫瘤的治療，然而多柔比星的毒副反應(yīng)尤其是心臟毒性較大，因此尋找合適的輔助治療藥物提高胃癌細(xì)胞對多柔比星的敏感性以降低多柔比星的使用劑量具有十分重要的意義[3-5]。本研究探討中藥活性成分漢防己甲素是否能輔助多柔比星殺傷胃癌細(xì)胞并研究其機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞培養(yǎng) 人胃癌細(xì)胞系MGC-803購于中科院上海細(xì)胞庫（批號(hào)TCHu84），培養(yǎng)在含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基中，在37°C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)并通入5%CO2。

1.2 試 劑 多柔比星（批號(hào)D1515）、漢防己甲素（批號(hào) T2695）、噻唑藍(lán)（MTT，批號(hào) M2128）和凋亡檢測試劑盒（批號(hào)APOAF）購于德國Sigma-Aldrich。小窩蛋白-1（caveolin-1，批號(hào)#3267）、蛋白激酶B（AKT，批號(hào) #4691）、磷酸化 AKT（批號(hào) #4060）、B 淋巴細(xì)胞瘤-2蛋白（Bcl-2）相關(guān)細(xì)胞死亡激動(dòng)子（Bad，批號(hào)#9268）、磷酸化 Bad（批號(hào) #5284）、B 淋巴細(xì)胞瘤-2蛋白（Bcl-2，批號(hào)#4223）、大分子B淋巴細(xì)胞瘤蛋白（Bcl-xl，批號(hào)#2764）、半胱天冬酶-9（caspase-9，批號(hào) #9502）、半胱天冬酶-3（caspase-3，批號(hào)#9665）和甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH，批號(hào)#5174）抗體購于美國Cell Signaling。增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光底物顯色試劑盒（ECL，批號(hào)32106）購于美國Pierce。脂質(zhì)體2000（Lipofectamine 2000，批號(hào)11668019）購于美國Invitrogen。蛋白G免疫共沉淀瓊脂糖珠（批號(hào)sc-500778）購于美國Santa Cruz。

1.3 caveolin-1真核表達(dá)載體的構(gòu)建及轉(zhuǎn)染 首先通過分子克隆技術(shù)將caveolin-1基因的開放閱讀框架序列與pcDNA3.1連接后構(gòu)建成caveolin-1重組質(zhì)粒。將MGC-803細(xì)胞接種在6孔板上孵育過夜，使其貼壁。將終濃度為2μg/mL的caveolin-1重組質(zhì)粒用Lipofectamine 2000進(jìn)行包裹后將其加入到無血清培養(yǎng)基進(jìn)行混合。移去原6孔板中的培養(yǎng)基，并將上述含caveolin-1重組質(zhì)粒的無血清培養(yǎng)基加入到6孔板中，孵育6h后移去無血清培養(yǎng)基，并加入新鮮的含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基培養(yǎng)24h。收集細(xì)胞用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。對照細(xì)胞為Lipofectamine 2000（含空質(zhì)粒，終濃度為 2μg/mL）孵育 6h。

1.4 相對細(xì)胞活力檢測 將MGC-803細(xì)胞按5×103/孔接種在96孔板上孵育過夜，使之貼壁進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為對照組（空質(zhì)粒轉(zhuǎn)染但不加藥物處理）、漢防己甲素組（2μg/mL漢防己甲素處理），多柔比星組（1μg/mL多柔比星處理）、漢防己甲素+多柔比星組（2μg/mL漢防己甲素+1μg/mL多柔比星聯(lián)合處理）和漢防己甲素+多柔比星+caveolin-1質(zhì)粒組（MGC-803細(xì)胞用caveolin-1質(zhì)粒轉(zhuǎn)染并用2μg/mL漢防己甲素+1μg/mL多柔比星聯(lián)合處理）。細(xì)胞培養(yǎng)48h后在每個(gè)培養(yǎng)孔中加入0.1mg MTT并將細(xì)胞繼續(xù)置于37°C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4h。小心吸走孔內(nèi)培養(yǎng)基，加入100μL二甲亞砜，充分震蕩混勻后在570nm波長下測定OD值。各組相對細(xì)胞活力=藥物處理組OD值/對照組OD值。

1.5 免疫共沉淀 按1.4所述進(jìn)行分組處理MGC-803細(xì)胞，之后對MGC-803細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，取2×106的各組細(xì)胞用免疫沉淀緩沖液進(jìn)行裂解，緩沖液的成分如下：50mmol/L Tris-HCl（pH7.4），1%NP-40細(xì)胞裂解液，150mmol/L NaCl，1mmol/L EDTA。MGC-803細(xì)胞在裂解液下處理15min后，12 000rpm離心10min，收取上清液。將上清液分成等量兩份，一份用作內(nèi)參，另一份進(jìn)行免疫共沉淀，在其中加入Bad抗體孵育過夜，之后加入蛋白G瓊脂糖珠孵育2h。孵育完成后1200rpm離心5min，將瓊脂糖珠離心至管底，之后將上清液小心吸去，瓊脂糖珠用免疫沉淀緩沖液洗滌2次后加入Western blot上樣緩沖液，沸水浴煮5min后備用，用于檢測與Bad結(jié)合的Bcl-2和Bcl-xl蛋白。

1.6 Western blot試驗(yàn) 用蛋白提取液提取MGC-803細(xì)胞中的總蛋白質(zhì)。將等量的總蛋白質(zhì)和1.5下所得樣品用10%SDS-PAGE進(jìn)行電泳分離。分離完畢后通過電轉(zhuǎn)方法將蛋白質(zhì)從分離膠上轉(zhuǎn)到PVDF膜上。用5%脫脂奶粉對PVDF進(jìn)行封閉孵育2h，之后再將PVDF膜用caveolin-1、AKT、磷酸化AKT、Bad、磷酸化 Bad、Bcl-2、Bcl-xl、caspase-9、caspase-3和GAPDH抗體進(jìn)行孵育過夜。一抗孵育完畢后的PVDF膜再用帶辣根過氧化物酶的二抗孵育2h，蛋白條帶用ECL試劑盒顯色發(fā)光。

1.7 細(xì)胞凋亡試驗(yàn) 按1.4所述分組處理MGC-803細(xì)胞，之后對MGC-803細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)，取2×106的各組細(xì)胞按照凋亡檢測試劑盒說明書步驟用Annexin-V和碘化丙啶（PI）對細(xì)胞進(jìn)行染色孵育20min，之后用生理鹽水洗滌2次，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測MGC-803細(xì)胞的凋亡，凋亡率用Annexin-V陽性細(xì)胞數(shù)占總細(xì)胞數(shù)的百分比表示。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，應(yīng)用SPSS16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s） 表示。多組間均數(shù)的比較采用單因素方差分析（one-way ANOVA），統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法行Bonferroni校正，進(jìn)行多組間均數(shù)的兩兩比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 漢防己甲素對多柔比星輔助抗胃癌活性 MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示漢防己甲素+多柔比星組MGC-803相對細(xì)胞活力顯著低于漢防己甲素組和多柔比星組（P＜0.05），凋亡率較漢防己甲素組和多柔比星組高，表明漢防己甲素對多柔比星有輔助抗胃癌活性。見表1。

表1 各組MGC-803細(xì)胞相對細(xì)胞活力和凋亡率比較（±s）

表1 各組MGC-803細(xì)胞相對細(xì)胞活力和凋亡率比較（±s）

注：與多柔比星組比較，*P＜0.05；與漢防己甲素組比較，▲P＜0.05；與漢防己甲素+多柔比星組比較，△P＜0.05

組別對照組漢防己甲素組多柔比星組漢防己甲素+多柔比星組漢防己甲素+多柔比星+caveolin-1質(zhì)粒組孔數(shù)3 3 3 3 3相對細(xì)胞活力1.00±0.07 0.89±0.06 0.79±0.06 0.34±0.03*▲0.71±0.06△凋亡率（%）1.91±0.22 6.92±0.61 12.23±1.13 40.32±3.51*▲15.94±1.22△

2.2 MGC-803細(xì)胞caveolin-1可能是漢防己甲素的直接靶點(diǎn) Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，漢防己甲素組、漢防己甲素+多柔比星組MGC-803細(xì)胞caveolin-1表達(dá)水平、AKT和Bad磷酸化水平均明顯低于對照組、多柔比星組（圖1），表明caveolin-1是漢防己甲素的直接作用靶點(diǎn)。另外，轉(zhuǎn)染caveolin-1表達(dá)質(zhì)粒能使MGC-803細(xì)胞caveolin-1發(fā)生強(qiáng)制過表達(dá)，廢除漢防己甲素對caveolin-1的抑制（圖1）。MTT和流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，漢防己甲素+多柔比星+caveolin-1質(zhì)粒組MGC-803的相對細(xì)胞活力顯著高于漢防己甲素+多柔比星組，而其細(xì)胞凋亡率顯著低于漢防己甲素+多柔比星組（P＜0.05）（表 1）。這些結(jié)果表明漢防己甲素抑制MGC-803細(xì)胞caveolin-1表達(dá)從而增強(qiáng)多柔比星的抗胃癌活性。

2.3 漢防己甲素通過caveolin-1/AKT/Bad途徑促進(jìn)多柔比星誘導(dǎo)的凋亡 免疫共沉淀與Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，漢防己甲素聯(lián)合多柔比星組MGC-803細(xì)胞Bad與Bcl-xl及Bcl-2結(jié)合水平、caspase-9和caspase-3活化水平均高于多柔比星組（圖2）。同時(shí)，流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，漢防己甲素+多柔比星組MGC-803凋亡率顯著高于多柔比星組（P＜0.05）（表 1）。然而，漢防己甲素+多柔比星組 MGC-803細(xì)胞Bad與Bcl-xl及Bcl-2結(jié)合水平、caspase-9和caspase-3活化水平及凋亡水平均顯著低于漢防己甲素+多柔比星+caveolin-1質(zhì)粒組（圖2）。這些結(jié)果表明在胃癌細(xì)胞中，漢防己甲素可能通過caveolin-1/AKT/Bad途徑促進(jìn)多柔比星誘導(dǎo)的凋亡。

圖1 漢防己甲素、多柔比星和caveolin-1質(zhì)粒處理對MGC-803細(xì)胞caveolin-1表達(dá)水平及AKT和Bad磷酸化水平的影響

3 討論

多柔比星是臨床上治療胃癌的重要化療藥物，然而大劑量多柔比星的心臟毒性較大，因此提高胃癌細(xì)胞對多柔比星的敏感性以降低多柔比星的使用劑量是目前亟待解決的課題。研究[6-7]發(fā)現(xiàn)一些中藥活性成分具有一定的抗腫瘤能力，并且聯(lián)用這些中藥活性成分能有效提高化療藥物的療效。漢防己甲素又名粉防己堿、漢防己堿，是一種提取自粉防己根的雙芐基異喹啉生物堿，臨床上主要用于關(guān)節(jié)炎、心律失常、炎癥等疾病的治療。近期研究[8-9]發(fā)現(xiàn)，漢防己甲素還具有一定的抗腫瘤活性，如能抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，又能通過ROS/Notch1信號(hào)通路誘導(dǎo)白血病細(xì)胞的自噬和分化。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管漢防己甲素單獨(dú)處理對胃癌細(xì)胞系的殺傷活性較弱，但其能明顯增強(qiáng)多柔比星的抗胃癌活性（P＜0.05），表明漢防己甲素可以作為輔助治療藥物增強(qiáng)胃癌細(xì)胞對多柔比星的敏感性，提高其療效。

圖2 漢防己甲素通過caveolin-1/AKT/Bad途徑促進(jìn)多柔比星誘導(dǎo)的凋亡（A：漢防己甲素、多柔比星和caveolin-1質(zhì)粒處理對MGC-803細(xì)胞中Bad與Bcl-2及Bcl-xl相互作用的影響；B：漢防己甲素、多柔比星和caveolin-1質(zhì)粒處理對MGC-803細(xì)胞中caspase-9、caspase-3活化水平的影響）

caveolin-1是構(gòu)成細(xì)胞膜小窩的重要結(jié)構(gòu)蛋白，對細(xì)胞膜的分子轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞黏附和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)起重要作用，能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長、存活和轉(zhuǎn)移[10-13]。研究[10-13]表明，caveolin-1在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮抗凋亡活性，并且caveolin-1和腫瘤細(xì)胞的化療抵抗有關(guān)，多藥耐藥的肺癌、胰腺癌和乳腺癌細(xì)胞的caveolin-1都被發(fā)現(xiàn)過表達(dá)，并且caveolin-1的過表達(dá)還和腫瘤患者的不良預(yù)后有關(guān)，因此，caveolin-1可作為腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)。在caveolin-1的下游通路中，AKT的激活是caveolin-1發(fā)揮腫瘤促進(jìn)作用的重要步驟[14]。Bad是Bcl-2促凋亡蛋白家族成員，是AKT激酶的底物。非磷酸化的Bad能通過與抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl結(jié)合，使之失活從而發(fā)揮促凋亡作用。然而，當(dāng)Bad被AKT途徑磷酸化后，磷酸化的Bad會(huì)從其與Bcl-2或Bcl-xl形成的異二聚體中分離出來，并與14-3-3支架蛋白結(jié)合從而失去促凋亡活性[15-16]。本研究結(jié)果表明，漢防己甲素能明顯抑制胃癌細(xì)胞caveolin-1蛋白表達(dá)水平，從而抑制胃癌細(xì)胞AKT磷酸化通路，使Bad蛋白保持在非磷酸化活性狀態(tài)中，從而抑制Bcl-2和Bcl-xl的抗凋亡活性，提高胃癌細(xì)胞對多柔比星誘導(dǎo)的凋亡通路的敏感性，表現(xiàn)為凋亡執(zhí)行蛋白caspase-9和caspase-3的顯著活化，誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞發(fā)生凋亡性死亡。

綜上所述，漢防己甲素可能通過caveolin-1/AKT/Bad途徑增強(qiáng)多柔比星對胃癌細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)活性。